22 Haziran 2011 | ÜRÜN 26. Sayı (Mayıs-Haziran 2011)

Emre GÖREN / Siemens
Emre GÖREN / Siemens
Siemens, tüm dünyada en zorlu şartlarda çalışan her türlü güçte tekne için elektrikle tahrik sistemleri uygulamasını 100 yılı aşkın süredir yapıyor. ELFA Hibrid Tahrik Sistemleri ise, Siemens’in yine 100 yılı aşkın süredir endüstrinin her alanında, enerji üretiminde, Siemens’in ürettiği tren ve tramvaylarda, her türlü deniz taşıtında ve son olarak hibrid ve elektrikli otobüs ve otomobillerde kullandığı sistemlerin yatlarda kullanılmak üzere yeniden tasarlanmış hali. Hibrid tahrik sistemleri ile bir tekne sürekli dizel makine ile değil, elektrik motoru ile de tahrik edilebilecek.

İki tip hibrid tahrik sistemi bulunuyor:
1- Paralel hibrid
2- Seri hibrid

Paralel Hibrid sistemlerde, pervane büyük bir dizel makina ve bunun yaklaşık yüzde 10 ila 20’si büyüklüğündeki bir elektrik motoru ile tahrik ediliyor. Elektrik motoru, geminin ana makinasının şanzımanındaki PTI girişine bağlanıyor. Elektrik motoru, ihtiyacı olan enerjiyi gemide bulunan bir ikincil enerji kaynağından alıyor. Bu kaynak, genelde Li-ion batarya setidir. Gemi liman içindeyken, manevra sırasında veya bakir koylarda seyir ederken sadece elektrik motorunu çalıştırıyor ve düşük hızda, geminin seyri sıfır ses, sıfır titreşim ve sıfır emisyon ile sağlanıyor.

Bu tip bir seyrin uzunluğu batarya kapasitesine bağlı. Yüksek hızlı seyirlerde dizel makina kullanılıyor, makina tam kapasitede yükleniyor ve ideal yakıt tüketimi sağlanıyor. Orta hızlarda ise dizel makinanın ürettiği fazla mekanik enerji, elektrik motoru üzerinden bataryalara aktarılıyor ve depolanıyor. Bu enerji, daha sonra düşük hızlardaki seyir için kullanılabiliyor.

Seri hibrid sistemlerde ise geminin pervane tahrik gücünün tamamı elektrik motorları ile sağlanıyor. Pervaneye mekanik olarak bağlı bir dizel makina bulunmuyor. Elektrik motorları ihtiyaç olan enerjiyi kablolar vasıtasıyla dizel jeneratör setleri ve bataryalardan alıyor. Enerji karışımına hibrid kontrol sistemi karar veriyor. Kontrol sistemi, bataryalarda enerji olduğu sürece elekrik enerjisini kullanırken, bataryalardaki enerji yetmediği zaman dizel makinalardan ihtiyaç olduğu kadarını devreye sokuyor. Teknenin tüm diğer enerji ihtiyacı da aynı hattan besleniyor.

Her tip tekneye uygulanabiliyor
Sistem her tipte tekneye uygulanabiliyor. Siemens ELFA Hibrid Tahrik Sistemleri modüler ürünlerden oluşuyor. Teknenin ve kullanım amacının gereklerine göre istenilen modüller biraraya getirilerek ideal sistem oluşturuluyor. Mevcut uygulamalarımız arasında 50 metrelik bir yelkenli tekne de 44 metrelik bir megayat da 5 metrelik bir tender boat da var. Ayrıca Amsterdam’da kullanılan çöp toplama tekneleri, İspanya’da yapılan balıkçı tekneleri, Almanya’da yapılan feribot veya Amerika’da yapılan charter gezi tekneleri de farklı uygulamalarımıza örnek gösterilebilir.

Tamamı IP69K koruma sınıfında zorlu deniz şartlarına uygun, bakım gerektirmeyen ve su soğutmalı ünitelerden meydana gelen Siemens ELFA Hibrid Tahrik Sistemi, elektrik motorları ve güç elektroniğinden oluşuyor. Hibrid tahrik sistemlerinde en önemli parçalardan biri de batarya üniteleri. Günümüzde en yaygın ve efektif teknoloji Li-ion bataryalardır. Li-ion bataryaların alım maliyeti yüksek olduğu için batarya boyutu da önemli bir seçim.
Hibrid tahrik sistemi yeni tasarlanan teknelerde kullanılabildiği gibi, mevcut tekneler de hibrid'e dönüştürülebiliyor. Yaklaşık 15-20 metrelik teknelerde seri hibrid veya dizel-elektrik; 20 metrenin üzerindeki boylarda ise yüksek motor gücünden dolayı paralel hibrid sistemleri tavsiye ediliyor.
 
Hibrid elektrik tahrik sistemini cazip kılan ana unsurlar

Daha iyi manevra kabiliyeti
Elektrik motorlarının tork karakteristiği, dizel makinalardan oldukça farklı. Dizel makinalar maksimum torkunu sadece belirli bir devir aralığında verebiliyor. Özellikle düşük devirlerde dizel makinelerin torkları oldukça düşüktür. Elektrik motorları ise 0’dan maksimum devirlere kadar maksimum torku sürekli sağlayabiliyor. Bu özellik, özellikle düşük hızlı manevralarda geminin çok daha hızlı tepki vermesini sağlıyor.
 
Enerji tasarrufu ve daha az bakım maliyeti
Hibrid elektrik tahrik sisteminde, sadece ihtiyaç duyulan enerji üretildiği ve fazlası depolanabildiği için yüksek oranda yakıt tasarrufu sağlanabiliyor.
Klasik dizel tahrikli teknelerde düşük hızlarda dahi büyük dizel makinalar çalıştırılmak zorunda kalınıyor. Özellikle yat kullanımının çok büyük bir zamanı düşük hızlarda olduğu için dizel makinalar makina eğrisinin en verimsiz noktasında çalışıyor, yüksek yakıt tüketiyor ve yüksek CO2 emisyon salımı yapıyor. Makinalar da bu parsiyel yüklenme ve düşük hızda çalışma koşullarında aşırı yıpranıyor, makina ömrü kısalıyor, bakım ve yedek parça maliyetleri artıyor.

Hibrid tahrik sistemli bir teknede dizel makinalar her zaman en optimum noktalarda çalıştırılabiliyor. İhtiyaç duyulan fazla yük elektrik motoru ile tamamlanıyor. Veya düşük hız ve yüklerde dizel makina tamamen devre dışı bırakılarak sadece elektrik motoru ile seyir edilebiliyor. Dizel makinalar makina eğrisinin optimum noktasında çalıştığı için düşük yakıt tüketimi sağlıyor. Ayrıca bu şekilde makinaların overhaul süreleri de uzun oluyor, Bakım masrafları azalıyor ve makina ömrü uzuyor. Ana tahrik elektrik motorları dizel makinalar gibi komplike değil, 24 saat / 365 gün kullanım için tasarlanmış, bakım gerektirmeyen üniteler.
Seri hibrid tahrik sistemlerde motor devri 0-max devir arasında kademesiz ayarlanabildiği için, hidrolik donanımlı CPP sistemler yerine dayanıklı ve basit sabit kanatlı pervaneler kullanılabiliyor. Arıza olasılığı yüksek ve bakım gerektiren malzemeler elimine edilmiş oluyor.

“Daha az mekanik ekipman = daha az arıza = daha az bakım maliyeti” anlamına geliyor.
 
Arttırılmış sistem emniyeti
Elektrikli tahrik sistemi, yedekleme olanakları ve koruma imkanları dolayısıyla geminin emniyetine katkıda bulunuyor. Siemens’in geliştirdiği modüler ve yedeklemeli sistemler, tüm pervane gücünün kaybı ihtimalini minimuma indiriyor. Sistemde her zaman yedeğin yedeğinin yedeği bulunuyor.
 
Düşük ses, titreşim ve egzoz emisyonu
Elektrik motoru, dizele göre çok daha kompakt bir yapıda olduğundan çok daha kısa şaft ve daha az yataklama kullanılabiliyor. Dizel makinalar aşırı yüklenmeye maruz kalmadığı için, daha az gürültü, titreşim ve daha az emisyonla çalışıyor. Batarya enerjisi kullanıldığı durumlarda tamamen sıfır emisyonla titreşimsiz ve sessiz bir seyir mümkün oluyor.

Her alanda esneklik
Enerji kaynağı olarak, istenilen enerji kaynakları kullanılabiliyor. Farklı uygulamalarda enerji kaynağı olarak batarya seti, dizel jeneratör, hidrojen yakıt hücresi veya bunların bileşimi kullanılabiliyor. Bunun yanında teknede bulunan güneş paneli, rüzgar türbini veya dalga jeneratörü gibi enerji kaynakları da minör bir katkı sağlasa da geminin bu ana enerji omurgasına bağlanabiliyor. Gemi sahilde bağlı olduğu sürece bataryalar bu enerji kaynakları ile veya karadan şarj edilebiliyor. Elektrik enerjisinin nereden elde edildiğinin hiç bir önemi yok.

İtişi sağlayan moment, elektrik motorunda üretildiği için, dizel makine düşük devir yerine, yüksek devirli daha ekonomik modellerden seçilebiliyor. Diğer bir avantaj, elektrik tahrik sistemli bir gemide, ağır ve hacimli malzemelerin yerleşiminin daha esnek bir biçimde planlanabilmesi. Böylece alanların daha iyi kullanımı sağlanıyor. Ana makinalar geminin herhangi bir bölgesine yerleştirilebiliyor. Aradaki bağlantılar tamamen kablolarla yapıldığı için gemi tasarımında yeni fikirleri uygulamak mümkün olabiliyor.
Elektrikle tahrik sistemi modüler bir sistem ve komponentler arası tüm bağlantılar kablolar ile yapılıyor. Bu modülerlik, gemi inşa takviminde de büyük kolaylıklar getiriyor.